لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Wordتعداد صفحه:88
تهویه مطبوع :
شرایط محیط زیست انسان تأثیر مستقیمی برچگونگی حالات روانی ، وضعیت فیزیکی ، نحوة انجام کار و بطور کلی تمام شئون زندگی او دارد . از آنجائیکه بخش عمدة زندگی بشر امروزی در داخل ساختمان می گذرد ، ایجاد شرایط مطلوب زیست محیطی در ساختمان خواه محل کار باشد یا منزل و غیره ، واجد اهمیت بسیاری است که مهمترین بخش آن تهیة هوای مطبوع برای ساکنین ساختمان با توجه به نوع فعالیت آنهاست . زیباترین و گرانبهاترین ساختمانها در صورتیکه فاقد سیستم تهویه مطبوع مناسب باشند قابل سکونت نخواهند بود .
اهم وظایف یک سیستم تهویه مطبوع عبارتند از : کنترل دما ، رطوبت و سرعت وزش هوا ،زدودن گرد و غبار ، تعفن و سایر آلودگیهای هوا و در صورت لزوم از بین بردن میکربها و باکتریهای معلق در هوا . گرمایش وسرمایش هوا متناسب با فصل ، عمده ترین وظیفة یک سیستم تهویه مطبوع بوده بقیة وظایف در مراتب بعدی اهمیت قرار می گیرند . آنچه مربوط به محاسبات سیستم گرمایش ساختمان می شود رد فصل دوم عرضه شد ، اما محاسبات سیستم شامل دقایق و نکاتی است که باعث پیچیدگی آن نسبت به گرمایش می شوند . پرداختن به تمامی این نکات و تشریح جزئیات انواع سیستم های تهویه مطبوع که در سطح جهان مورد استفاده قرار می گیرند ، امری است که از مجال این کتاب خارج بوده و نیازمند نگارش یک کتاب قطور جداگانه است . آنچه با توجه به حجم کتاب حاضر می توان ارائه نمود تنها آن قسمت از محاسبات تهویه مطبوع را در برمی گیرد که در تمام سیستمها مشترک بوده و عمدتاً در ارتباط با روش های غالب تهویه مطبوع در ایران است .
سیستم ها و کاربرد ها :
گزییش صحیح نوع سیستم تهویه مطبوع برای یک فضا یا ساختمان بخصوص ، تصمیم بسیار حساسی است که توسط مهندس طراح سیستم اخذ می شود . در این انتخاب علاوه بر دانش مهندس طراح ، نظر کارفرما و یا ساکنین و امکانات و شرایط ساختمان نیز دخالت دارند . عوامل زیادی باید موردتجزیه و تحلیل و قضاوت قرارگیرند که از اهم
آنها ، ایده های شخص یا سازمان سرمایه گذار و جنبه های اقتصادی طرح می باشند . عمده ترین مسائلی را که باید ملحوظ نظر طراح سیستم تهویه مطبوع قرارگیرند می توان بترتیب زیر برشمرد :
امکانات مالی شخص یا سازمان سرمایه گذار
فضا یا ساختمان – هدف ، موقعیت مکانی
مشخصات خارج ساختمان – دما ،رطوبت ، باد ، تابش آفتاب ،سایه
تغییرات بار حرارتی داخل ساختمان – ساکنین ، چراغها ، سایر مولّدهای حرارت
قابلیت ساختمان در ذخیریه کردن حرارت اکتسابی
لزوم و ظرفیت پیش سرمایش جهت کاستن از اندازة دستگاههای تهویه مطبوع و یا سرمایش جزئی ساختمان .
جنبه های فیزیکی فضا یا ساختمان از نظر تطبیق با سیستم تهویه مطبوع ، تجهیزات و تنظیم عملکزد سیستم تحت بار حرارتی جزئی
انتظارات و ایده های شخص کارفرما در مورد کیفیت هوای محیط
فضای مورد نیاز جهت نصب تجهیزات سیستم تهویه مطبوع :
وسایل و تجهیزات یک سیستم تهویه مطبوع احتیاج به فضای کافی برای نصب دارند . این مهم باید اکیداً مورد توجه مهندس طراح سیستم قرار گرفته قبل از طرح سیستم امکانات ساختمان را در تخصیص فضای مناسب برای تجهیزات سیستم تهویه مطبوع مورد بررسی قرار دهد . وسعت فضای مورد نیاز وسیلة تهویة مطبوع ممکن است آنقدر کم باشد که بتوان آنرا حتی در داخل فضای مورد مورد تهویه نصب نمود ، مانند فن کویل [۱] یا واحد تهویه کنندة
خودکفا [۲] که در سیستم تهویه مطبوع انفرادی بکار می روند . ولی تجهیزات یک سیستم تهویه مطبوع مرکزی که هوای مطبوع مورد نیاز چندین اتاق یا فضای ساختمان را تأمین می کند ، احتیاج به فضای موسعتری برای نصب دارند . بعلاوه امکانات ساختمان از نظر نصب وسایلی از قبیل برج خنک کن نیز باید ملحوظ نظر قرار گیرند .
انواع سیستم های تهویه مطبوع :
سیستم های تهیویه مطبوع اساساً به اناع زیر تقسیم می شوند :
سیستم انبساط مستقیم [۳] (DX ) :
این سیستم شامل یک واحد تهویه کنندة خودکفاست که می تواند در داخل فضای مورد تهویه یا در مجاورت آن نصب شود . مایع مبرد مستقیماً در داخل کویلهای این واحد تبخیر گردیده هوای عبوری از روی کویلها و نتیجتاً فضای اتاق را خنک می کند . گرمایش فضای موردتهویه میتواند توسط همین واحد و یا بطور جداگانه صورت پذیرد . شکل ۱-۳ سیستم DX را بطور شماتیک نشان می دهد .
سیستم تمام آب [۴] :
در این سیستم سیال ناقل حرارت ( آب سرد یا گرم ) در محل جداگانه ای تهیه شده به داخل کویل های مبدل حرارتی اتاق ( مثلاً فن کویل ) ارسال می گردد و در آنجا هوایی را که توسط بادزن با سرعت از روی کویل عبور می کند ، سرد یا گرم می نماید . شکل ۲-۳ سیستم تمام آب را بطور شماتیک نشان می دهد .
سیستم تمام هوا [۵] :
در این سیستم دستگاه تهیه کنندة هوای مطبوع در محلی دروراز فضای مورد تهویه قرار می گیرد . سیال ناقل حرارت ( آب سرد ، آب گرم یا بخار ) به داخل کویلهای دستگاه تهویه مطبوع مرکزی ( هواساز[۶]) ارسال سده هوایی را که توسط بادزن بسرعت از روی این کویلها عبور داده می شود سرد یا گرم می کند . این هواپس از انجام یک سلسله تحولات دیگر ( از قبیل رطوبت زنی و غیره ) از طریق سیستم کانال به فضای مورد تهویه فرستاده می شود . شکل ۳-۳ یک سیستم تمام هوارا بطور شماتیک نشان می دهد .
سیستم هوا- آب [۷] :
در این سیستم که بطور شماتیک در شکل ۴-۳ نشانداده شده است ، آب گرم و یا سرد تهیه شده در دستگاههایی که دور از فضای مورد تهویه قرار دارند . به داخل مبدل حرارتی اتاق ارسال گردیده بخش اعظم بار حرارتی اتاق را جبران می کنند . از طرف دیگر مقداری هوای گرم یا سرد که آن نیز در یک دستگاه هواساز مرکزی تهیه شده ، به اتاق را بردوش دراد ولی در عوض نیاز اتاق را به هوای تازه برآورده می کند . مبدل حرارتی اتاق میتواند یک واحد القایی [۸]یا یک پانیل تشعشعی باشد .(رجوع شود ره فصل ؟؟؟؟ ).
سیستم پمپ حرارتی[۹]:
سیستمی است که قابلیت سرمایش یا گرمایش ساختمان را باقتضای فصل دارد . این سیستم اساساً یک واحد تبرید است که می توان از طریق یک شیر مخصوص ، مسیر سیال مبرد را درآن تغییرداده اواپراتور آنرا به کندانسور یا بالعکس تبدیل نمود . بدین ترتیب هوادر عبور از روی کویلی که در تابستان نقش اواپراتور را بازی می کند ، ختنک
شده و در زمستان با گذر از روی همین کویل که توسط شیر مخصوص تبدیل به کندانسور شده است ، گرم می گردد . شکل ۵-۳ سیستم پمپ حرارتی را نشان می دهد .
اجزاءسیستم تهویه مطبوع :
تجهیزات لازم برای تهیة هوای مطبوع در شکل ۶-۳ نشان داده شده عناصر اساسی و اجزاء اختیاری سیستم همراه با شرح وظایف هر یک از آنها ، در جدول A – ۳ درج گردیده اند .
جدول A – ۳ : تشریح وظایف اجزاء سیستم تهویه مطبوع ( در ارتباط با شکل ۶-۳)
وظیفه
اجزاء سیستم
۱- مجرای ورود هوای خارج بمنظور تهویه
۲- پیش گرمایش هوا
۳- مجرای بازگشت هوای جریان یافته در اتاقها به دستگاه
۴- پالایش هوا از آلودگیها
۵- سرمایش و رطوبیت گیری هوا ( شستشوی هوا )
۶- گرمایش در زمستان یا گرمایش مجدد در تابستان بمنظور دست یافتن به دمای دلخواه ، کنترل مطلوب
۷- رطوبت زنی
۸- رانش هوا
۹- مجرای جریان هوا به سوی فضاهای مورد تهویه
۱۰- توزیع هوا در فضاهای مورد تهویه
۱۱- ضمیمه ای برای دستگاه هواساز که ممکن است دارای محفظه تخلیط هوا ،کویل گرمایی ،کویل سرمایی و خروجی با عملکرد بی صدا باشد .
۱- ورودی هوای خارج شامل پنجرةمشبک، کرکره ها ،دمپرها
۲- پیش گرمکن
۳- ورودی هوای برگشتی ( دمپرها )
۴- فیلتر
۵- رطوبت گیر(هواشوی یا کویل سردی که توسط آب سرد یا محلول نمکهای مبرد ، با یا بدون پاشش عمل میکند )
۶- کویل گرمایی
۷- رطوبت زن
۸- بادزن
۹- سیستم کانال
۱۰- خروجی هوا
۱۱- ترمینال هوا ( با خروجی )
سمت هوا
۱۲- تهویه سیال سرد کننده برای قسمت ۵
۱۲- ماشین تبرید شامل کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و لوله کشی مایع مبرد
سمت تبرید
۱۳- رانش آب یا محلول نمک مبرد
۱۴-مجرای انتقال آب یا محلول نمک مبرد بین مبدلهای حرارتی
۱۵خنک کردن آب کندانسور
۱۳- پمپ
۱۴- لوله کشی آب یا محلول نمک مبرد
۱۵- برج خنک کن
سمت آب
۱۶- تهیة بخار یا آب گرم
۱۷- مجرای انتقال بخار یا آب گرم ازدیگ به قسمت های ۲ و ۶
۱۶- دیگ و متعلقات
۱۷- لوله کشی
سمت گرمایش
طرح و انتخاب وسایل واجزاء سیستم تهویة مطبوع
یک سیستم تهویه مطبوع دوفصلی شال وسایل گرمایش و سرمایش می باشد . این مبحث را عمدتاً به وسایل واجزاء سیستم سرمایش ساختمان اختصاص می دهیم :
۱- چیلر [۱۰] :
چیلر یک مبدل حرارتی است که آب سرد جریانی در کویل هواساز یا فن کویل را تهیه می کند . چیلرها از نظر سیستم تبرید به دو دستة تراکمی تبخیری و جذبی تقسیم می شوند :
الف) چیلرهای تراکمی تبخیری[۱۱] – این چیلرها اساساً تشکیل شده اند از اواپراتور[۱۲] ، کمپرسور [۱۳]،کندانسور[۱۴] ، شیر انبساط[۱۵] و تعدای وسایل کنترل ( شکل ) . مایع مبرد[۱۶] ( معمولاً ۱۱- R یا ۲۲- R ) در داخل پوستة اواپراتور که فشار آن کمتر از فشار جواست تبخیر شده حرارت نهان تبخیر خود را از آب جاری در لوله ها گرفته آنرا خنک می کند . بخار خشک مبرد از طریق لولة مکش به کمپرسور می رود و فشار و دمایش افزایش یافته به کندانسور ارسال می گردد . در داخل کندانسور ، بخار داغ مبرد توسط آب جاری در لوله ها بتدریج تقطی گردیده پس از عبور از شیر انبساط و تقلیل فشار بار دیگر به لوله های اواپراتور فرستاده می شود تا پروسة فوق تکرار گردد . آب سرد تهیه شده در چیلر توسط پمپ به کویل دستگاه هواساز یا فن کویل ارسال می گردد .
انتخاب چیلر از روی کاتالوگ :
برای انتخاب چیلر از روی کاتالوگ ، لازم است پارامترهای زیر را در دست داشته باشیم :
ظرفیت سرمایی[۱۷] چیلر برحسب تن تبرید[۱۸] (RT) :
12000
۱٫۱× Qt
ظرفیت سرمایی چیلر با احتساب ۱۰% ضریب اطمینان بابت افت قدرت و ظرفیت سرمایی چیلر ناشی از فرسودگی دستگاه در آینده ،از فرمول زیر محاسبه می شود :
= ظرفیت سرمایی چیلر [USRT ]
که در آن : بارسرمایی کل ساختمان [Btu /hr ] : Qt
[Btu /hr ]12000 = [USRT ] یک تن تبرید آمریکایی
دمای آب سرد خروجی[۱۹] از چیلر : این همان آب سردی است که به کویل هواساز یا فن کویل وغیره ارسال می گردد . دمای آب سرد خروجی از چیلر معمولاً بین F 40 تا F 50 می باشد .
Qt
دبی آب سرد خروجی[۲۰] از چیلر : که عبارتست از مقدار آب سردی که در کل سیستم جریان می یابد و از فرمول زیر محاسبه می شود :
۵۰۰۰
= USGPM
که در آن :
دبی آب سرد جریانی برحسب گالن آمریکایی بردقیقه : USGPM
پاوند
دقیقه
بار سرمایی کل ساختمان [Btu /hr ] : Qt
گالن
ساعت
× [ ] ۶۰ × [ ] ۳۳/۸ = ۵۰۰۰
[ اختلاف دمای آب سرد ورودی و خروجی F ] 10
اختلاف دمای آب سرد ورودی و خروجی [۲۱]چیلر : که همان اختلاف دمای آب سرد رفت و برگشت سیستم است و معمولاً برابر F 10 در نظر گرفته می شود .
دمای آب خروجی از کندانسور[۲۲] : منظور دمای خروجی آب خنک کنندة کندانسور استکه معمولاً بین F85 تا F 105 در نظر گرفته می شود . اختلاف دمای آب ورودی و خروجی کندانسور[۲۳] معمولاً F 10 می باشد .
دمای تقطیر[۲۴] : که منظور دمای تقطیر بخای مبرد در کندانسور است و معمولاً مقدارآن بین f 100 تا f 125 در نظر گرفته می شود .
معمولاً اطلاعات فوق برای انتخاب چیلر از روی کاتالوگ کافی است . سایر مشخصات از قبیل ضریب رسوب[۲۵] ، افت فشار در قسمت های مختلف چیلر ، مشخصات الکتریکی و ابعاد دستگاه در کاتالوگ ارائه می شوند .
دبی آب خنک کنندة کندانسور : معمولاً بازاء هر تن تبرید ظرفیت سرمایی چیلر ، حدود GPM 3 آب جهت خنک کردن کندانسور منظور می گردد :
[ Ton ] ظرفیت سرمایی چیلر× [ ] ۳ = [GPM ] دبی آب
در فصل ؟؟؟؟ چندین نمونه از کاتالوگ چیلرهای تراکمی تبخیری و جذبی ارائه شده اند .
چیلرهای آب
با استفاده از چیل ،آب ، نمک ، یا سایر مایعات سردکنندةمورد استفاده در سیستم های تبرید و تهویه مطبوع ،سرد می شوند . چیلرهایی که در ایران متداول تر هستند عبارتنداز : چیلرهای رفت و برگشتی یا تراکمی (reciprocating or compression chillers ) ، چیلرهای گریز از مرکز (centrifugal chillers ) و چیلرهای جذبی (absorption chillrs ) . بدلیل عدم تولید چیلرهای گریز از مرکز در داخل کشور و تشابه عملکرد آن با چیلرهای رفت و برگشتی ، این نوع چیلر مورد بررسی قرار نمی گیرد .
انواع چیلر:
۱) چیلر تراکمی ۲) چیلر جذبی ۳) چیلر آمونیاکی – آب (تراکمی )
چیلرهای رفت و برگشتی
اجزاء و عملکرد آنها
کمپرسور رفت و برگشتی (reciprocating compressor ) این کمپرسور یک دستگاه با جابجایی مثبت ، (positive displacement ) است که در محدودة وسیعی از نسبتهای فشار (pressure – ratio ) ، مقدار گذر حجمی را نسبتاً ثابت نگه می دارد . معمولاً در چیلرهای مایع از سه نوع کمپرسور استفاده می شود :
کمپرسور بسته (hermetic) برای چیلرهای با ظرفیت تا ۲۵ تن
کمپرسور نیم بسته (semihermetic) برای چیلرهای با ظرفیت تا ۲۰۰تن
کمپرسورهای باز با اتصال مستقیم به محرّک ( direct – drive ) برای چیلرهای تا ظرفیت ۲۰۰ تن
کمپرسورهای نوع باز معمولاً گرانتر از کمپرسور بسته هستند . موتورهای بسته عموماً توسطی گاز مکیده شده سرد می شوند و روتور کمپرسور بر روی محور میل لنگ کمپرسور سوار شده است .
کندانسور ها (condensors ) این کندانسورها می توانند از نوع تبخیری (evaporative) ، خنک شونده با هوا (air cooled ) یا خنک شونده با آب (water cooled) باشند . کندانسورهای خنک شونده با آب ممکن است به دلیل ارزانتر بودن از نوع دو لوله ای (tube – in – tube ) یا پوسته و کویل (shel and coil) ، و یا به دلیل متراکم تر و کم حجم تر بودن (compactness ) از نوع پوسته – لوله ای (shell and tube ) انتخاب شوند . اکثر کندانسورهای پوسته – لوله ای قابل تعمیر هستند ولی در دو نوع کندانسور دیگر ، در صورت نشت مبرّد باید آنها را تعویض کرد . استفاده از کندانسورهای خنک شونده با هوامتداول تر از کندانسورهای تبخیری است .
کولرها (coolers ) این مبدل ها که آنها را تبخیر کننده (evaporator ) نیز می نامند معمولاً از نوع انبساط مستقیم (direct expansion ) هستند و در آنها مادةمبرّد در هنگام عبور از درون لوله ها تبخیر می شود و مایع سرد کننده (chilled liquid ) در حال عبور از روی لوله های درون مبدل سرد می شود . در دستگاههای کوچک ، به دلیل ارزانتر بودن کولرهای دولوله ای(tube – in – tube ) گاه از این نوع مبدل استفاده می گردد.
شیر انبساط حرارتی (thermal expansion valve ) این شیر مقدار جریان مبرّد از کندانسور به تبخیر کننده را به گونه ای تنظیم می کند که گاز مکیده شده توسط کمپرسور حتماً مافوق گرم (superheat ) باشد و مبرّد تبخیر نشده وارد کمپرسور نگردد . ازمافوق گرم شدن بیش از حدّ مبرّد نیز باید جلوگیری شود زیرا این امر باعث کاهش ظرفیت دستگاه خواهد شد .
۲-۱- ظرفیت ها و انواع موجود
چیلرهای رفت و برگشتی در ظرفیت های ۲ تا ۲۰۰ تن وجود دارند . استفاده از چیلرهای دارای چند کمپرسور به دلایل زیر شایعتر می باشد :
زیادتر بودن تعداد مرحله های تغییر بار ، کنترل دقیق تر درجه حرارت مایع ، مصرف انرژی کمتر ، کمتر بودن شوک الکتریکی در هنگام راه افتادن کمپرسور ، و زیادتر بودن ظرفیت ذخیره ( standby capacity ) را میسّر می سازد .
به دلیل استفاده از چند مدار مبرپد ، این امکان وجود دارد که در هنگام سرویس یا تعمیرات جزئی برخی از اجزاء دستگاه ، بتوان ظرفیت سرمایش را تا حدودی تأمین کرد .
۴-۱- روش های انتخاب
تعیین ظرفیت : ظرفیت چیلرهای رفت و برگشتی به دو صورت ارائه می شوند . دو نوع اول که مخصوص چیلرهای پکیج ( package liquid chiller) است ،مقدار ظرفیت و توان مصرفی چیلر در ازاءهر ترکیبی از درجه حرارت آب خروجی از کندانسور و درجه حرارت آب سردکننده (chiller watter) [ و یا درجه حرارت حباب خشک ممحیط در مدل های خنک شونده با هوا ] ارائه می گردد . در نوع دوّم مقدار ضریب و توان مصرفی چیلر بر حسب درجه حرارت های تقطیر (condensing temperaure ) و درجه حرارت های آب سردکنندة مختلف نشان داده می شود .
مصرف انرژی :
با افزایش درجه حرارت تقطیر ،مقدار توان مصرفی در تمام انواع چیلرها افزایش می یابد . بنابراین ، وقتی درجه حرارت آب کندانسور کم باشد ، یا اندازة کندانسور خنک شونده با هوانسبتاً بزرگ باشد ،و یا وقتی درجه حرارت آب سرد کنندة خروجی از دستگاه زیاد است ، می توان از چیلری استفاده کرد کهنسبت توان مصرفی به
ظرفیت سرمایش آن کوچکتر باشد . در عین حال ، وقتی هزینة چیلر به حداقل برسد الزاماً نباید هزینة سیستم کل نیز به کمترین مقدار برسد زیرا افزایش هزینه های برج خنک کن یا فن کویل ،جبران منافع حاصل از کم بودن نسبت تراکم (compression ratio ) را خواهد کرد .
رسوب گیری (fouling ) طبق استاندار ۷۶- ۵۹۰ انستیتوی ARI ، برای درجه بندی ظرفیت دستگاههای چیلر رفت و برگشتی باید از ضریب رسوب ۰٫۰۰۰۵ ft 2.f.h /Btu استفاده شده باشد .
چیلرهای جذبی
چیلرهای جذبی، دستگاه های تبریدی هستند که در آنها به جای انرژی الکتریکی ، از حرارت استفاده می شود . در این سیکل از یک مادة جاذب (absorbent) بعنوان سیال ثانویه (secondary fluid ) استفاده می گردد . این ماده ، گازهای حاصل از تبخیر مبرّد در تبخیر کننده (evaporator ) از نظر فرایندهای تبخیرو تقطیر که در دوفشار متفاوت انجام می شوند ، شبیه هستند . تفاوت این دو سیکل در این است که در سیکل جذبی برای تولید اختلاف فشار از یک مولّد (generator ) که با حرارت کار می کند استفاده می گردد ولی در سیکل تراکمی ، اختلاف فشار توسط کمپرسور ایجاد خواهد شد . هردو سیکل برای کارکردن نیاز به انرژی دارند . سیکل جذبی به حرارت و سیکل تراکمی به انرژی مکانیکی .
در سیکل های لیتیوم بروماید – آب ،لیتیوم بروماید به عنوان مادة جاذب و آب به عنوان مبرّد (refrigerant ) است ولی در سیکل های آمونیاک – آب ، آمونیاک مادة مبرّد خواهد بود .
کمیتة فنی شمارة ۸٫۳ انجمن ASHRAE اصطلاحات زیر را برای محلول مبرّد – جاذب لیتیوم بروماید پیشنهاد کرده است :
محلول جذب کنندة دقیق (weak absorbent ) که مبرّد را از درون جذب کننده ،جذب کرده است و کمترین میل ترکیب با مبرّد را دارد .
محلول جذب کنندة غلیظ (strong absorbent ) که مادة مبرّد در مولّد از آن جدا شده است وبنیابراین میل ترکیبی آن با مبرّد قوی است .
۱-۲-؟ چیلرهای جذب با ظرفیت زیاد از نوع لیتیوم بروماید – آب
شکل (۲-؟) طرحوارة یک دستگاه چیلر جذبی با احتراق غیرمستقیم (indirect – fired ) که در ظرفیت های ۵۰ تا ۱۵۰۰ ton وجود دارد را نشان می دهد . شکل ( ۳- ) نیز دستگاه مشابهی را نشان می دهد که اجزاء آن در داخل یک پوسته (shell) قراردارند . چیلرهای نشان داده شده در شکل های (۲- ) و (۳- ) یک مرحله ای ( single – stage ) هستند .
دستگاههای جذبی را می توان با مولّد دو مرحله ای (two – stage generator ) نیز ساخت . چنین چیلرهایی را می توان چیلر با اثر دوگانه (dual effect ) نامید . شکل (۴- ) طرحوارة یک چیلر یک پوسته ای با مولّد دو مرحله ای را نشان می دهد . مولّد مرحلة اول ،حرارت را از خارج دریافت می کند و باعث به جوش آ,دن مبرّد در مادة جذب کنندة رقیق می شود . این بخار داغ مبرّد (hot refrigerant vapor ) به مرحلةدوم می رود و در آنجا از طریق حرارت دادن به محلول دارای غلظت متوسط (intermediate concentration ) خروجی از مولد مرحلة اول ، مادة مبرّد بیشتری تبخیر خواهد شد . تمام اجزاءدستگاههای دو مرحله ای ( به جز مولّد ) ، مشابه دستگاه های یک مرحله ای هستند . مزیّت دستگاه های دو مرحله ای ، عملکرد بالاتر و مصرف بخار کمتر ( حدود ۲/۳ دستگاه های یک مرحله ای ) آنهاست . درجه حرارت منبع حرارتی مورد نیاز برای دستگاه های درو مرحله ای حدود ۱۲۲f بیشتر از دستگاههای یک مرحله ای است .
اجزاء چیلر جذبی :
* مولّد (generator ) یا تلغیظ کننده ( concentrator ) : دسته لوله هایی هستند مستغرق در مادة جاذب که توسط بخار آب یا مایع داغ ، گرم می شوند .
* کندانسور ( condensor ) : دسته لوله است که در قسمت بالای مولّد که بخار وجود دارد نصب می گردد و با استفاده از صفحات قطره گیر ( eliminator ) از انتقال نمک جلوگیری می شود . آب خنک کننده ای که به کندانسور تغذیه می شود (cooling water ) ابتدا از درون جذب کننده (absorber ) می گذرد .
* جذب کننده (absorber ): دسته لوله ای است که بر روی آن محلول غلیظ جاذب پاشیده می شود . بخار مبرّد در داخل مادة جاذب تقطیر می شود و حرارت آزاد شده به آب خنک کننده انتقال می یابد .
تبخیر کننده (evaporator ) یا کولر (cooler) : این قسمت نیز یک دسته لوله است که بر روی آن آب مبرّد پاشیده و تبخیر می گردد . مایعی که باید سرد شود از درون لوله ها می گذرد . در برخی چیلرها برای جلوگیری از فرار آب مایع از تبخیر کننده ، از صفحات قطره گیر (eliminator ) استفاده می کنند .
مبدل حرارتی محلول (solution heat exchanger ) : این مبدل از نوع پوسته – لوله ای (sheel-tube ) و کلاً از جنس آهن است .
پمپ های تبخیر کننده و محلول (solution and evaporator pumps ) : این پمپ ها معمولاً از نوع گریز از مرکز هستند و توسط الکتروموتور چرخانده می شوند .
تخلیه کننده (purger ): برای تخلیةگازهای غیرقابل تقطیر(noncondenseable gases) از تخلیه کننده استفاده می شود . وجود مقدار اندکی گاز غیرقابل تقطیر می تواند فشارکل جذب کننده رابه حدّی بالا ببرد که فشار درون تبخیر کننده تا حدّ قابل توجهی تغییر کند . مقدار ناچیزی افزایش فشار تبخیر کننده موجب می گردد درجه حرارت تبخیر مادة مبرّد به مقدار قابل ملاحظه ای تغییر نماید .
شیرانبساط مکانیکی (mechanical expansion valve ) : این نوع شیرها در دستگاههای جذبی کاربرد ندارند . مقدار جریان مایع مبرّد به تبخیرکننده توسط یک روزنه (orifice) یا اجزاء دیگری که بین کندانسور و تبخیر کننده نصب می شوند کنترل خواهد شد .
چیلرهای آمونیاکی – آب
شکل (۱۰- ) طرحوارة یک دستگاه برودتی آمونیاکی – آب از نوع احتراق مستقیم (direct – fired) و خنک شونده با هوا (air cooled) با ظرفیت های ۳ تا ۵ تن را نشان می دهد . به دلیل وجود مغایرت های زیر بین دستگاههای جذبی لیتیوم بروماید – آب و آمونیاک – آب ، طراحی این دو نوع دستگاه نیز با یکدیگر تفاوت دارد :
آب ( مادةجاذب یا absorbent ) نیز یک سایل فرّار (volatile ) است به گونه ای که برای تولید مادة جاذب غلیظ (strong abserbent ) از مادة جاذب رقیق (weak abserbent ) باید از فرایند تقطیر جزئی (fractional distillation process ) استفاده کرد .
استفاده از آمونیاک به عنوان مبرّد (refrigerant) ، باعث می شود فشار کندانسور و تبخیرکننده (evaporator ) به ترتیب در محدودة ۳۰۰ psia و ۷۰ psia قرار بگیرد . بنابراین ، پمپ های محلول (solution pumps) از نوع پمپ های جابجایی مثبت (positive displacement) خواهند بود .
چون از هوا برای خنک کردن کندانسور و جذب کننده بهره گرفته می شود ، سطوح خارجی لوله را می توان پرده دار درنظر گرفت تا سطح تماس با هوا ، افزایش یابد.
عملکرد و انتخاب تجهیزات :
ظرفیت دستگاههای جذبی آمونیاک – آب براساس درجه حرارت محیط ۹۵ Fdb و ۷۵ Fdb و درجه حرارت تغذیةآب سردکنندة ۴۵ F با مقدار گذر جریان در نظر گرفته شده توسط سازنده ، تعیین می گردد . اگر دستگاه گازسوز باشد ، مقدار تقریبی cop برابر با ۰٫۵ خواهد بود . شکل (۱۱- ) نمونة منحنی های عملکرد اینگونه چیلرها رانشان می دهد .
سرد کردن ماشینی
در تهویة مطبوع تابستانی احتیاج به وسایل تولدی برودت ( سرما ) است که با در نظر گرفتن امکانات محلی و مسالة اقتصادی انتخاب می شوند . با توجه به این که مصرف عمدة ماشین های مبرد در سردخانه ها و یخچالهای خانگی و مغزه ای برای نگهداری موماد مختلف غذایی و تهیة یخ و صنایع دیگر چون پلاستیک سازی و الکتریکی و متالوژی و شیمیایی و غیره است تهویة مطبوع فقط جزو کوچکی از این صنعت است . در این قسمت فقط اشارة جزئی به سیستم چیلر گازی و شرح چیلر آبزوربشن که در تهیة مطبوع بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند ، خواهد شد .
طرز راه اندازی و نگهداری چیلر:
قبل از راه اندازی چیلر نکات زیر باید مورد توجه قرار گیرد .
۱- اطمینان از وجود آب در برج خنک کننده .
اگر برج آب نداشته باشد باید شناور و اتصال آب شهر به برج مورد آزمایش قرار گیرد .
۲- اطمینان از درست کارکردن پمپ برج خنک کننده .
برای اطمینان ، پس از روشن کردن پمپ ، از داخل برج خنک کننده بازدید کنید . باید آب از افشانک ها به حد کافی خارج شود و همة سطوح برج را بپوشاند .
۳- اطمینان از درست کارکردن بادرسانها .
الف – تسمه ها به حد کافی محکم باشد .
ب ) یاطاقان های بادزن کویل روغن کاری شده باشد .
ج ) جهت گردش درست باشد .
اطمینان از جهت صحیح گردش پمپ جریانی آب سرد .
با ولت متر اختلاف هر فاز برق ورودی به تابلو را اندازه گیری کنید . باید ۳۸۰ ولت کامل باشد . پس از اطمینان از کلیة قسمت های فوق ، برج را روشن کنید و پس از ۱۵ دقیقه در صورتیکه چراغ کنترل تابلوی برق چیلر روشن باشد ، می توانید چیلر را روشن کنید .
حین کار چیلر به نکات زیر تتوجه کنید :
درجة فشار زیاد چیلر ( رانش کمپرسور ) باید بین ۲۰۰ تا ۲۶۰ پوند باشد .
درجة فشارکم چیلر ( مکش کمپرسور ) باید بین ۴۵ تا ۷۵ پوند باشد .
درجة فشار روغن حداقل ۲۰ پوند بیشتر از درجة فشار مکش باشد .
سطح شیشه نشان دهندة مایع مبرد باید صاف و بدون حالت کف زدگی باشد .
روغن داخل کمپرسور حدود۱/۲ سطح شیشه روغن نما باشد و اگر از ۴/۱ سطح شیشه کم تر باشد روغن لازم را تأمین کنید .
اشکالاتی که مانع راه اندازی چیلر می شود :
درست کارنکردن برج خنک کننده .
رسوب یا گچ گرفتگی کندانسور ( بالا رفتن درجة فشار رانش ).
برای از بین بردن رسوبات حاصل در کندانسور ، از پودر ضدگچ استفاده می شود . مقدار ماده ضدگچ ( کالکین ) در اسکلر برای هر تن ظرفیت چیلر معادل ۵/۱ کیلوگرم پیشنهاد می وشد . هر کیلو مادة ضدگچ را در ۲لیتر آب حل کنید و مطابق شکل در منبع مخصوص بریزید و پس از بستن شیرهای آب ورودی در برج و خروجی از کندانسور به وسیلة پمپ به مدار کندانسور بفرستید و مجدداً محلول را اضافه کنید و باید عمل تا ۴۸ ساعت تکرار شود .
درست کار نکردن مدار روغن چیلر ( قطع کنترل فشار روغن ) .
سرد بودن داخل اواپراتور ( کولر ) . ترموستاتی که روی لولة آب سرد رفت ساختمان قراردارد برای تهویة منازل و ادارات روی ۴۵ درجة فارنهایت تنظیم می شود و تا زمانی که حرارت آب از ۴۵ درجه بالاتر نرود ، چیلر روشن ، مگر آن که ترموستات خراب باشد .
نبودن برق سه فاز یاکم بودن ولتاژ برق – ( قطع کردن بی متال جریان برق ) ابتدا از کامل بودن برق ( سه فاز و ۳۸۰ ولت ) اطمینان بیابید ، کلید راه انداز چیلر را روی حالت خاموش قراردهید و شاسی بی متال را فشار دهید ، سپس چیلر را روشن کنید .
قطع شدن فیوز جریان ضعیف در اثر اتصالات کوتاه یا کم بودن ولتاژ برق .
اگر درجة حرارت آب داخل اواپراتور (کولر) از حد معمول ( حدود ۷ درجة سانتی گراد ) به علت خرابی ترموستات یا پمپ جریان آب سرد یا هواگرفتن پمپ آب کم تر شود ، در این صورت کنترل ضدیخ ( انجماد ) قطع خواهد کرد . در چنین شرایطی چیلر را خاموش کنید و از روشن کردن حتی برای ثانیه نیز اکیداً خودداری فرمائید و پس از نرمال شدن جریان آب سرد و اطمینان از درستی ترموستات ، نسبت به راه اندازی چیلر اقدام کنید .
برای این که چیلر مرتب کارکند ، با توجه به نکات مورد اشاره و بدون دست کاری در کنترلرها ، قبل از رفع عیب دستگاه را روشن نکنید .
اصول کار چیلر ابزوربشن
در چیلرهای ابزوربشن مایع مبرد آب است . برای آب گرمای نهان تبخیر در ۱۰۰ درجة سانتی گراد برابر ۵۲۵ کیلوکالری بر کیلوگرم است . دمای جوش آب را می توان پائین آورد اگر فشار در سطح آب را پائین بیاوریم . مثلاً اگر فشار مطلق آب ۵/۰ اتمسفر صنعتی باشد ، دمای جوش ۸۱ درجه سانتی گراد و در یکصدم اتمسفر ، آب در
۵/۴ درجة سانتیگراد می جوشد . به عکس هرچه فشار بیشتر شود ، درجه حرارت جوش نیز زیادتر می شود ، مثلاً اگر فشار به ۵/۳ اتمسفر برسد ، آب در ۱۴۷ درجة سانتی گراد می جوشد .
در چیلرهای ابزوربشن مایع دیگری نیز به عنوان ابزوربر ( جذب کننده ) برای جذب بخارهای آب وجود دارد که بیشتر از محل لیتم برماید برای این منظور استفاده می شود . زیرا این محلول دارای قدرت جذب بخار آب زیاد است و سمی و قابل انفجار نیست و همچنین ایجاد ترکیبات مضر نمی کند .
برای درک بهتر کار این نوع چیلرها مراحل مختلف تشریح می شود :
اگر دو ظرف مطابق ( ۱۴- ) داشته باشیم که در یکی آب و در دیگری محلول لیتم برماید باشد و فرض کنیم که هوا به وسیلة پمپ خلاء هوا از این ظروف تخلیه شده باشد ، ظرفی که آب در آن است تبخیرکننده (اواپراتور) و ظرفی که در آن لیتم برماید است ابزوربر می رود و به وسیلةمحلول آب وارد کویل می شود و پس از خنک شدن از طرف دیگر خارج میشود . آب سرد شده برای خنک کردن ساختمان مورد نظر به کار می رود . حال برای بهتر کردن کیفیت کار و راندمان سیستم ، دو پمپ به شرح زیر اضافه می کنیم :
پمپ مایع مبرد ، این پمپ آب را روی کویل می ریزد و شدت تبخیر آب را زیاد می کند .
پمپ ابزوربر ، این پمپ محلول لیتم برماید را به صورت اسپری در ابزوربر می باشد و در نتیجه قدرت جذب آن را بالا می برد .( شکل ۱۶- ۱۴ )
با اضافه کردن این دو پمپ ، راندمان سیستم بالا می رود ، اما دو اشکال اساسی باقی می ماند :
یکی این که محلول لیتم برماید مرتباً بخار آب را جذب می کند و رقیق می شود و در نتیجه قدرت جذب کنندگی خود را از دست می دهد . برای رفع این مشکل ، به سیستم ، بک ژنراتور ویک پمپ اضافه می کنیم و محلول لیتم رماید به وسیلة این پمپ ره ژنراتور می رود و به وسیلة بخار حرارت داده می شود و در اثر حرارت ، آبی را که جذب کرده است ، به صورت بخار خارج می شود و محلول مجدداً غلیظ می شود و به ابزوربر بر می گردد .
برای رفع مشکل دوم ، به سیستم اخیر یک کندانسور ( تقطیر کننده ) اضافه می کنیم تا بخار آبی که از ژنراتور خارج می شود به کندانسور برود و به مایع تبدیل شود و دوباره به اواپراتور برگردد و در نتیجه یک مدار بسته تشکیل می شود .( ۱۷-۱۴ )
حال برای تکمیل سیستم و بال بردن راندمان کار ، یکمبدل حرارتی بین ژنراتور و ابزوربر قرار می دهیم تا از یک طرف محلول رقیقی را که از ابزوربر به ژنراتور می رود ، گرم کند و زا طرف دیگر محلول غلیظی را که از ژنراتور به ابزوربر بر می گردد ، خنک کند .
با توجه به این که هر چه درجة حرارت محلول لیتم برماید پایین تر باشد ، می تواند آب بیشتر جذب کند بنابراین برای خارج کردن گرمای حاصل از انحلال در ابزوربر وبالابردن قدرت جذب لیتم برماید ، یک کویل در
ابزوربر قرار می دهیم که داخل آن آب سرد ( ازبرج خنک کننده ) جریان یابد .(۱۸- ) یک سیکل کامل چیلر آبزوربشن را نشان می دهد .
در بعضی از مدل ها پمپ ابزوربر را حذف میکنند و جریان محلول در اثر اختلاف فشار انجام می گیرد .
نکتة قابلذکر این است که محلول حاصل در ژنراتور ، تحت جاذبه و اختلاف فشار ، از مبدل حرارتی عبور میکند ( به وسیلة محلول رقیق سرد می شود ) و به وسیلة یک ادوکتور ( که نوعی مخلوط کن است ) با محلول رقیق مخلوط می شود و محلول مخلوط را تشکیل می دهد و این مخلوط به افشانک های ابزوربر می رود .
در شکل (۱۹ – ) تحولات یک سیکل سیستم ابزوربشن براساس دیاگرام تعادل برای لیتم برماید با توجه به نقاط شماره بندی شده و فشارها و درجه حرارت و نقاط متمرکز شکل ( ۱۸- ) نشان داده شده است .
فشار مطلق کندانسور و ژنراتور تقریباً مساوی و برابر یکدهم اتمسفر است که معمولاً در یک پوسته قرار می گیرند و فشار اواپراتور و ابزوربر حدود یکصدم اتمسفر است و در یک پوسته قرارداده می شو د ( شکل ۲۰- ). با توجه به فشار موجود در اواپراتور ، آب در ۵/۴ درجة سانتی گراد می جوشد و در نتیجه درجه حرارت آب سرد تا حدود ۷ درجة سانتی گراد می رسد .
عمل سیستم
شرح اجزای اصلی و فرعی چیلر آبزوربشن
در سیستم ابزوربشن چهار سطح تبادل حرارتی وجود دارد که عبارتنداز :
اواپراتور یا تبخیر کننده .
ابزوربر یا جذب کننده
ژنراتور یا تولید کننده
کندانسور یا تقطیر کننده
در اواپراتور آب سرد کنندة ساختمان در داخل لوله ها جریان می یابد و مایع مبرد ( آبی که تحت فشار کم قراردارد ) به وسیلة افشانک ها روی این لوله ها پاشیده می شود و مایع مبرد پس از تبخیر شدن آب ، داخل لوله را سرد تر می کند . در ابزوربر ( جذب کننده ) محلول لیتم برماید به وسیلة افشانک ها پاشده می شود و بخار مایع مبرد که از اواپراتور بیرون می آید ، به وسیلة محلول جذب و محلول رقیق درکف آن جمع می شود . برای کمک به عمل جذب ، آب رج خنک کننده از بین لوله هایی که در قسمت ابزوربر قرار گرفته است ، عبور می کند تا حرارت حاصل از
انحلال رابگیرد . اواپراتور و جذب کننده در یک پوسته (استوانه ) که فشار مطلق داخلی آن حدود یکصدم اتمسفر ( ۶ میلیمتر ستون جیوه ) است ، قرار دارند .
همین طور ژنراتور و کندانسور در یک پوسته که دارای فشار مطلق حدودهفتاد میلیمتر ستون جیوه (۱/۰) اتمسفر است ، قرار می گیرند . محلول رقیق که از ابزوربر می آید ، در ژنراتور ، روی لوله ها ، محلول می جوشد و بخرا می شود . به عبارت دیگر دراثر جوشیدن ، بخار مایع مبرد آزاد می شود و محول لیتم برماید غلیظ به دست می آید که به ابزوربر برمی گردد و بخار آب (سیال مبرد ) به کندانسور می رود و تقطیر می شود و مایع مبرد حاصل در تشتک کندانسور جمع می شود و تحت نیروی جاذبه و اختلاف فشار به اواپراتور برمی گردد و بدین ترتیب سیکل تکمیل می شود .
سیستم های آب کندانسور
سیستم های آب مورد استفاده در کندانسور فرایندهای تبرید (refrigeration) به دو گروه تقسیم می شوند : ۱)سیستم های یکبار در گردش once-through (مانند آب شیر ، آب چاه ، آب دریاچه و رودخانه ) و ۲) سیستم های برج با گردش مجدد (recirculating) . معمولاً این سیستم ها از نوع سیستم های باز هستند ( به جز برج های با مدار بسته یا مبدل های حرارتی صفحه ای (plate type heat exchanger ) و حداقل در دو نقطه بین آب و هوا تماس وجود خواهد داشت . در این سیستم ها روش های طراحی هیدرولیکی ، انتخاب پمپ و تعیین قطر لوله ها ، با سیستم های بسته گرمایش و سرمایش تفاوت دارد . در برخی از سیستمهای صرفه جویی انرژی (heat conservaition sys.) ، از کندانسورهای دو قسمتی (split condenser ) استفاده می شود . در یک قسمت از کندانسور ، حرارت لازم برای سیستم های دوباره گرمکن (reheater) یامدار بستة گرمایش (closed circuite heating) تامین می گردد و در قسمت دیگر ، فرایند دفع حرارت (heat rejection) از سیکل سرمایش صورت می گیرد .
این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
